Сравнительный анализ эффективности серийных препаратов «Преобразователь ржавчины»

V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Сравнительный анализ эффективности серийных препаратов «Преобразователь ржавчины»

Гурова  В.Ю. 1
1Политехнический лицей-интернат Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования Тамбовский государственный технический университет
Рухов  А.В. 1
1Политехнический лицей-интернат Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования Тамбовский государственный технический университет
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Коррозия — это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического, электрохимического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Причиной коррозии служит термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде.

В настоящее время человечество ежегодно теряет сотни тысяч тонн высококачественной конструкционной стали по причине выхода ее из строя в результате коррозии. Поэтому вопросы, связанные с защитой сталей от коррозии и исследования в области удаления с поверхности изделий продуктов разложения металла является весьма актуальной задачей.

В практике противокоррозионной защиты техники все большее признание получают преобразователи ржавчины. Их использование в ряде случаев позволяет упростить технологию окрашивания, снизить трудоемкость, улучшить условия труда, предотвратить загрязнения окружающей среды, повысить долговечность лакокрасочных материалов. Хотя промышленность выпускает сравнительно ограниченное количество преобразователей ржавчины, доступность исходного сырья делает возможным увеличение мощностей производства преобразователей продуктов коррозии.

Целью нашей работы является проведение сравнительного анализа эффективности препаратов для удаления ржавчины.

Главными задачами научно-исследовательской работы являются изучение характеристик составов «преобразователей ржавчины» и принципа их действия, создание нового контрольного образца подобного приобретенным, сравнение эффективности действия «преобразователей ржавчины» и определение устойчивости образцов в нейтральной и окисляющей среде.

Поставленная цель определила выбор объектов и методов исследования, позволяющих полностью раскрыть актуальность, а также научную и практическую ценность вопросов, составляющих предмет нашей работы.

В рамках данного исследования были изготовлены образцы в виде стальных пластинок, получена в лабораторных условиях ржавчина, выполнен анализ приобретенных преобразователей ржавчины, а также был создан собственный противокоррозионный препарат. Далее проведено тестирование данных средств, исследована кинетика и при помощи прибора методом магнитной индукции измерена толщина образовавшейся защитной пленки на образцах. Образцы были проверены на устойчивость к кислой и нейтральной среде. В работе была использована общелабораторная химическая посуда, технические весы, сушильный шкаф, USB-микроскоп, бюретка, рН-метр, магнитная мешалка, толщиметр, демонстрационный столик с пантографом, секундомер, таймер.

Закончив исследование, мы пришли к выводу, что нельзя при помощи одной характеристики однозначно описать свойства составов для удаления продуктов коррозии. Для характеризациии исследуемых составов предлагаем бальную систему с расстановкой образцов по местам по следующим параметрам: скорость удаления продуктов коррозии, толщина защитной пленки, доля растворенного металла, устойчивость образцов к нейтральной и окисляющей среде. Наилучшие результаты практически по всем параметрам показал состав под товарной маркой «Ферризол». Второе место занял контрольный образец 10% р-ра ортофосфорной кислоты, а по параметру «толщина пленки» – первое. Третье место – состав «Преобразователь ржавчины» производства компании «Пересвет». Аутсайдером испытания является состав «Преобразователь ржавчины» производства компании «ЯСХИМ».

Понятие коррозии

Ржавчина является общим термином для определения окислов железа. В разговорной речи это слово применяется к красным окислам, образующимся в ходе реакции железа с кислородом в присутствии воды или влажного воздуха.

В ходе реакции 4Fe + 6H2O + 3O2 = 4Fe(OH)3 образуется гидроксид железа (III), он и является тем, что называют ржавчиной.

Это вещество вызывает деградацию изделий и конструкций, изготовленных из материалов на основе железа. Поскольку ржавчина имеет гораздо больший объём, чем исходное железо, её нарост ведёт к быстрому разрушению конструкции, усиливая коррозию на прилегающих к нему участках — явление, называемое поеданием ржавчиной.

Коррозия приводит ежегодно к миллиардным убыткам, и решение этой проблемы является важной задачей. Основной ущерб, причиняемый коррозией, заключается не в потере металла как такового, а в огромной стоимости изделий, разрушаемых коррозией. Вот почему ежегодные потери от неё в промышленно развитых странах столь велики. Истинные убытки от неё нельзя определить, оценив только прямые потери, к которым относятся стоимость разрушившейся конструкции, стоимость замены оборудования, затраты на мероприятия по защите от коррозии. Ещё больший ущерб составляют косвенные потери. Это простои оборудования при замене прокорродировавших деталей и узлов, утечка продуктов, нарушение технологических процессов.

Преобразователи ржавчины и принцип их действия.

Преобразователь ржавчины – химический раствор или грунтовка, который наносят на поверхность железа или железного сплава для превращения оксидов железа (ржавчины) в защитный химический барьер. Эти соединения взаимодействуют с оксидами железа, особенно с оксидом железа (III), превращая их в адгезивный слой, который более устойчив к влаге и защищает поверхность от дальнейшей коррозии.

По сути, преобразователь ржавчины представляет собой состав, который вступает в химическую реакцию с оксидом железа и блокирует доступ влаги и воздуха к очагу, то есть образовывает на поверхности защитную пленку. В результате на месте поврежденного участка появляется неактивное соединение в виде налета, препятствующего дальнейшему развитию коррозии. Кислота, имеющаяся в составе, оказывает воздействие на оксиды железа, превращая их в соль ортофосфат. Высокая плотность и отличные защитные свойства позволяют использовать средство в качестве предварительного элемента перед нанесением краски.

Дополнительные вещества, входящие в состав преобразователей

Помимо основных продуктов в состав преобразователей ржавчины входят вспомогательные вещества.

Функциональные добавки — это вещества, применяемые для улучшения процессов пленкообразования и нанесения ЛКМ, повышения стабильности и долговечности красок и покрытий, а также для придания им каких-либо специальных свойств.

Ингибиторы коррозии - химические соединения или их композиции, присутствие которых в небольших количествах в агрессивной среде замедляет коррозию металлов.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела термодинамических фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения.

Таким образом, в состав преобразователей продуктов коррозии входят дополнительные вещества, способствующие увеличению эффективности действия препаратов.

Подготовка экспериментальных образцов к формированию оксидного слоя

Для достижения поставленной цели мы решили использовать образцы в виде стальных пластинок размером 60×35×3 мм (Рис. 1). Перед тем, как нарастить ржавчину на образцы, необходимо избавиться от железной окалины. Она представляет собой смесь оксидов Fe3O4, FeO и Fe2O3, и состоит из двух слоев, легко отделяемых друг от друга. Внутренний слой пористый, черно-серого цвета, наружный плотный и с красноватым оттенком, оба слоя хрупки и обладают ферромагнитными свойствами. Состав железной окалины непостоянен и зависит от условий получения: при продолжительном накаливании на воздухе она постепенно переходит в Fe2O3, а последняя в белокалильном жару теряет часть кислорода, переходя в FeO. В данном случае для отчистки образцов от окалины, мы решили использовать растворение ржавчины к кислой среде, поместив их в стакан объемом 150 мл с раствором 2Н раствор соляной кислоты (Рис. 2). Раствор имел pH=0,7 при температуре 21°С. Измерения проводились при помощи pH-метра. Для полной отчистки одиннадцати образцов потребовалось около 60 минут их пребывания в растворе. В ходе реакции

Рис. 1. Общий вид исходных образцов

Рис. 2. Процесс удаления окалины

Fe3O4 + 8HCl = 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O

раствор приобретал желтоватый цвет, вследствие образования солей железа. После обработки кислотой необходимым было смыть ее остатки с образцов, промыв их прежде водопроводной водой, а после дистиллированной с целью избавления от солей. Для удобства образцы были помещены в чашку Петри. Сушка образцов проводилась 15 минут при температуре 105°С в сушильном шкафу LMWWS 983. Далее для остывания образцов мы поместили их на некоторое время в эксикатор.

Для проведения дальнейшего исследования была необходима возможность визуально отличать одиннадцать образцов друг от друга. Для этого на каждом из них мы сделали зарубки, количество которых соответствовало порядковому номеру образцов: первый образец – одна зарубка, второй – две, третий – три и т.д.

После этого мы взвесили каждый из образцов на аналитических весах VIBRA AF-R220E. Результаты взвешивания представлены в таблице 1. После выполнения вышеописанных действий наши образцы были полностью готовы для перехода к следующему этапу работы.

Получение продуктов коррозии

Как известно, одним из наиболее энергичных стимуляторов коррозии является хлороводород, поэтому для создания ржавчины мы решили поместить образцы в пары соляной кислоты. Для достижения наилучших результатов мы приняли решение развесить образцы на стеклянной палочке так, чтобы они минимально контактировали друг с другом, и поместили их в эксикатор, налив на его дно соляной кислоты (Рис.3). Количество образовавшейся ржавчины на образцах спустя три дня их пребывания в среде HCl показалось нам недостаточным. Для интенсификации процесса образования ржавчины вниз эксикатора добавили NaNO2 для получения оксида азота (IV) в ходе следующих реакций:

Рис. 3. Условия формирования слоя продуктов коррозии

HCl + NaNO2 = NaCl + HNO2

3HNO2 = HNO3 +2NO↑ +H2O

2NO + O2= 2NO2

Таким образом, в образовавшейся среде образцы находились около двух дней. После этого для ускорения процесса мы добавили на дно эксикатора раствор FeCl3 хлорида железа (III), также смочив им образцы. Таким образом, на поверхности образцов, представленных на Рис. 4, удалось получить равномерный слой продуктов коррозии.

Рис. 4. Общий вид образцов с продуктами коррозии

Анализ поверхности сформировавшегося слоя

Итак, для сравнения прошлых данных и полученных было необходимо повторное взвешивание. В течение шести дней пребывания образцов в благоприятной для появления ржавчины среде прибавка в весе составила в среднем 0,0624 г. Результаты представлены в таблице 1. Далее следует рассчитать массу образовавшегося вещества Fe(OH)3. Масса железа остается неизменной на протяжении всей процедуры, следовательно, прибавка в весе идет за счет гидроксильной группы (OH)3. Известно, что молекулярная масса M(Fe(OH)3)= 107 г, M((OH)3) = 51 г. Пользуясь этими данными и знаниями курса химии, проведем вычисления:

m(Fe(OH)3) = mизм*107/51

Полученные данные внесем в таблицу 1

Таблица 1 Результаты взвешивания

образца

Результаты взвешивания до, г

Результаты взвешивания после, г

Прирост массы, г

Масса слоя в пересчете на Fe(OH)3 гидроксид железа (III), г

1

2

3

4

5

I

49,4359

49,5150

0,0791

0,1653

II

50,2775

50,3300

0,0525

0,1097

III

49,0109

49,0250

0,0141

0,0295

IV

48,3415

48,4377

0,0962

0,2010

V

48,6126

48,6854

0,0728

0,1522

1

2

3

4

5

VI

46,9625

47,0366

0,0741

0,1549

VII

48,5052

48,5092

0,0040

0,0836

VIII

48,3427

48,4200

0,0773

0,1616

IX

48,4816

48,5664

0,0848

0,1772

X

48,4290

48,4918

0,0628

0,1313

XI

47,3058

47,3741

0,0683

0,1427

Далее провели исследование поверхность с помощью USB-микроскопа с увеличением 50X и использованием программы DebutVideoCaptureSoftware. Общий вид поверхности образцов представлен на рис. 5

Рис. 5. Вид поверхности образцов под увеличением 50х.

На снимках отчетливо видно, что ржавчина представляет собой рыхлую пленку. Стоит заметить, что на образцах преобладает так называемая зеленая ржавчина – продукт, образующийся в ходе реакции железа с хлором при отсутствии кислорода.

Исследование преобразователей ржавчины

Для анализа эффективности преобразователей ржавчины необходимо выделить несколько сравнительных характеристик вещества: состав, производитель, плотность и кислотность раствора. Состав препаратов был изучен с помощью данных, предоставленных производителем. Результаты анализа представлены в таблице 2.

Таблица 2. Сводные данные, представленные производителем

Название препарата

Состав

Производитель

I

Ферризол

ортофосфорная кислота, функциональные добавки, вода

ЗАО «Кетон» по заказу ЗАО «ДЕКАРТ»(Эксперт)

II

Нейтрализатор ржавчины Пересвет

ортофосфорная кислота, ингибиторы коррозии, ПАВ, вода

ООО ПК «РОСБЫТХИМ»

III

Нейтрализатор ржавчины ЯСХИМ

водная композиция смеси соляной и ортофосфорной кислот

ООО «Химпродукт - Балахна»

IV

Контрольный образец

ортофосфорная кислота, вода

Для представленных образцов было принято решение измерить такие параметры как плотность и кислотность. Измерения плотности растворов производились при помощи набора ареометров общего назначения AOH-01. Мерный цилиндр объемом 150 мл заполнили изучаемой жидкостью и, начиная с ареометра, определяющего плотность от 1000 кг/м3, по очереди погружали приборы в раствор до тех пор, пока уровень жидкости не достигнет шкалы на ареометре (Рис. 6).

Рис. 6. Измерение плотности составов

Во время проведения этой процедуры важно помнить, что для получения правильных результатов необходимо следить за тем, чтобы ареометр не касался стенок мерной колбы. Перед определением плотности прибор следует погрузить в жидкость чуть глубже и только после того, как он снова станет неподвижен, снимать результаты. Это необходимо для того, чтобы данные, предоставляемые ареометром, были как можно точнее.

Создание контрольного образца 10% раствора ортофосфорной кислоты

Известно, что в основе создания преобразователей ржавчины лежит H3PO4 ортофосфорная кислота, поэтому для приготовления собственного контрольного образца мы использовали представленное вещество. С помощью ареометров мы измерили плотность имеющегося у нас раствора данной кислоты, она составила 1,686 кг/м3. Далее по таблице «Плотность растворов ортофосфорной кислоты (H3PO4) при 20°» (приложение №2) определили концентрацию. Мы выяснили, что в нашем распоряжении находился 85% раствор ортофосфорной кислоты. Таким же образом, мы определили плотность раствора нужной нам концентрации, и она составила 1,053 кг/м3. После этого, для создания 10% раствора из имеющегося мы решили использовать коническую колбу объемом 500 мл. Проведя необходимые вычисления, мы определили необходимую нам массу ортофосфорной кислоты и воды. Для достижения нужного результата потребовалось 62 г кислоты и 464,5 г воды для получения раствора объемом 500 мл. Смешав представленные жидкости, мы получили 10% водный раствор H3PO4 ортофосфорной кислоты. Правильность раствора проверили при помощи измерения его плотности. В результате получили 4 образца «преобразователя ржавчины» для проведения сравнения (Рис. 7).

Рис. 7. Образцы составов для удаления ржавчины

Изучение состояние среды препаратов

Для исследования кислотности преобразователей ржавчины мы приняли решение использовать следующий метод. Необходимо было узнать, какое количество щелочи требуется для нейтрализации кислоты, содержащейся в данной жидкости. Для этого потребовалось создать 1% раствор преобразователя ржавчины. Мы достигли желаемого результата путем добавления в мерную колбу объемом 200 мл 2 мл преобразователя ржавчины, наполнив ее водой до риски, тем самым получив концентрацию раствора 1:100. Далее возник вопрос о визуальном восприятии состояния среды. Для решения этой проблемы мы добавили в полученную жидкость несколько капель 1% раствора фенолфталеина в этиловом спирте, ведь известно, что фенолфталеин представляет собой органическое соединение - индикатор кислотной и щелочной среды. Таким образом, добавляя в полученную смесь жидкостей определенное количество 0,1 Н водного раствора NaOH гидроксида натрия, раствор приобретал малиновый цвет, это говорило о том, что щелочь нейтрализовала кислотную среду. Приобретенных данных о количестве затраченной щелочи на каждый преобразователь достаточно, чтобы провести сравнительный анализ серийных препаратов, ведь нетрудно догадаться, что чем больше NaOH гидроксида натрия потребовалось для нейтрализации среды изучаемого раствора, тем выше содержание кислоты в препарате.

Для вычисления концентрации ортофосфорной кислоты в преобразователях ржавчины, путем вычислений мы определили концентрацию используемого NaOH гидроксида натрия. С помощью полученных данных мы рассчитали концентрацию кислоты в растворах. У препарата «Ферризол» она составила 13%, у нейтрализатора ржавчины «Пересвет» - 10%. С нейтрализатором ржавчины «Ясхим» возникли сложности. Причиной тому стала HCl соляная кислота, входящая в состав данного продукта. Следовательно, затраченное количество NaOH для нейтрализации кислой среды расходуется на две кислоты. Для вычисления мы составили систему уравнений из трех переменных, и с помощью программы Mathcad 15.0 был посчитан конечный результат. В итоге концентрация ортофосфорной кислоты в преобразователе ржавчины «Ясхим» составила 3%.

Для наглядности внесем все данные в таблицу 3.

Таблица 3 Содержание кислоты в образцах составов для удаления ржавчины

Название препарата

Плотность раствора, кг/м3

Количество израсходованного

NaOH, мл

Концентрация кислоты, %

I

Ферризол

1,084

6,3

13

II

Нейтрализатор ржавчины Пересвет

1,087

5

10

III

Нейтрализатор ржавчины ЯСХИМ

1,026

4,2

3

IV

Контрольный образец

1,053

4,7

10

Исследование кинетики процесса удаления продуктов коррозии

Для исследования следующего процесса, мы использовали штатив, химический стакан В-1-150 объемом 150 мл, демонстрационный столик с пантографом, леска, технические весы VIBRA SJ и пластмассовый крючок, изготовленный на ЗD принтере ANYCUBIC с использованием программы KOMPAS-3DV13. Он был необходим для того, чтобы подвесить образцы на дне весов. Закрепив образцы на одном конце лески, другой повесили на крючок, прикрученный ко дну весов. Таким образом, масса образца отображалась на весах. Это позволило нам снимать показания массы через определенный промежуток времени после помещения образцов в преобразователь, налитый в стакан. Стакан с препаратом поместили на демонстрационный столик с пантографом, и с его помощью поднимали стакан до тех пор, пока образец полностью не погрузился в раствор (Рис.9).

Рис. 8. Устройство крепления образцов

Рис. 9. Экспериментальная установка

Образцы с ржавчиной выдерживались в преобразователе 30 минут. В первые пятнадцать минут пребывания в исследуемой жидкости мы снимали показания массы образца каждую минуту, следующие пятнадцать минут – каждые пять минут. Это позволило нам сравнить скорости очистки ржавчины каждого преобразователя. Для наглядности далее представлены графики с данными, соответствующими каждому препарату. Стадии удаления ржавчины на примере действия состава «Ферризол» представлены на Рис. 10.

Рис.10. Стадии удаления ржавчины с поверхности образца (Состав Ферризол)

I Ферризол. Первые пятнадцать минут масса стальной пластинки уменьшалась каждую минуту в среднем на 0,02-0,04 г, после каждые пять минут – на 0,01 г. В результате, данный препарат отчистил образец от ржавчины массой 0,28 г.

II Нейтрализатор ржавчины Пересвет. Первые пятнадцать минут масса стальной пластинки уменьшалась каждую минуту в среднем на 0,01-0,03 г, после каждые пять минут – на 0,02 г.В результате, данный препарат отчистил образец от ржавчины массой 0,30 г.

III Нейтрализатор ржавчины ЯСХИМ. Первые пятнадцать минут масса стальной пластинки уменьшалась каждую минуту в среднем на 0,01г, после каждые пять минут – на 0,03г. В результате, данный препарат отчистил образец от ржавчины массой 0,23 г.

IV Контрольный образец. Первые пятнадцать минут масса стальной пластинки уменьшалась каждую минуту в среднем на 0,01-0,03 г, после каждые пять минут – на 0,04 г. В результате, данный препарат отчистил образец от ржавчины массой 0,32 г.

Кинетика процесса удаления продуктов коррозии стальных пластин в различных составах представлена на Рис. 11

Рис. 11. Кинетика процесса удаления продуктов коррозии в различных составах

(I – Ферризол, II - ПР «Пересвет», III – ПР «ЯСХИМ», IV – контрольный образец).

Проведенные исследования показали, что величина потери массы после обработки составами больше, чем масса сформированного на поверхности слоя в пересчете на Fe(OH)3. Следовательно, изучаемый препарат вместе с продуктами коррозии удаляет часть металла. Посчитав долю растворения металла, мы сможем сделать вывод о том, какой состав более бережно удаляет ржавчину. Если из массы преобразованного продукта вычесть массу слоя гидроксида железа (III) мы получим массу растворенного железа. Просчитав ее процент от массы железа до обработки, мы вычислим долю растворившейся стали. Чтобы получить массу чистого железа, необходимо вычесть массу слоя из массы пластинки с наращенной ржавчиной.Проведя необходимые вычисления, мы получили данные, указанные в таблице 4.

Таблица 4. Доля растворенного металла с поверхности образцов

Название препарата

I Ферризол

II Нейтрализатор ржавчины Пересвет

III Нейтрализатор ржавчины ЯСХИМ

IV Контрольный образец

Доля растворившегося железа, %

0,23

0,38

0,41

0,25

Анализ результатов испытания преобразователей ржавчины

Для сравнения состояния образцов необходимо выделить следующие характеристики: количество сохранившейся ржавчины, толщина образовавшейся защитной пленки, ее устойчивость к кислой и нейтральной средам.

Обработанные образцы мы повторно рассмотрели под микроскопом. На снимках видно, что с очисткой поверхности лучше всех справился Ферризол, далее преобразователь ржавчины, созданный нами. Худшим в этой линейке оказался «Ясхим», что обусловлено присутствием в его составе малого количества ортофосфорной кислоты (3%) (см. Рис. 12).

I

II

Рис. 12. Вид поверхности образцов после очистки под увеличением 50х.

III

IV

Для определения толщины защитной пленки мы использовали толщинометр Richmeters GY910. Замеры производятся по принципу электромагнитной индукции. Таким образом, у каждого образца мы измерили толщину пленки в пяти разных точках и получили ее среднее значение. Полученные данные занесли в таблицу 5.

Таблица 5 Толщины защитных пленок

 

I

Ферризол

II Нейтрализатор ржавчины Пересвет

III

Нейтрализатор ржавчины ЯСХИМ

IV Контрольный образец

Толщина защитной пленки, мкм

9,2

10,4

11,0

20,8

Для проверки устойчивости защитной пленки к кислой и нейтральной средам, было необходимо повторно нарастить ржавчину. Для этого мы поместили образцы в среду NO2, прежде смочив их водой. Через 36 часов рассмотрели результат.

Для испытания устойчивости пленки в нейтральной среде электролита мы также выдержали новые стальные образцы (с зарубками V, VI, VII, VIII) в преобразователях в течении 30 минут, и после поместили в 5% раствор NaCl хлорида натрия на 10 минут. Далее образцы находились во влажной атмосфере 3,5 часа.

а

Стоит отметить, что к кислой среде наиболее устойчив опять же оказался Ферризол, второе место занимает «Пересвет». Наш контрольный образец стал последним в этом ряду (рис.13а). Но в нейтральной среде 10% раствор ортофосфорной кислоты не оказался хуже лидирующего препарата и отлично справился с задачей (рис.13б).

Рис. 13. Общий вид образцов после выдержки в окисляющей (а) и нейтральной (б) средах

б

Заключение

Подводя итоги проделанной работы, стоит заметить, что в процессе исследования мы приобрели важный опыт в использовании оборудования, познакомились с новыми устройствами такими, как толщинометр, 3D принтер; на практике наблюдали процесс химических реакций, научились работать со множеством компьютерных программ и изучили принцип работы «преобразователей ржавчины». Результаты исследования заставили нас задуматься над тем, что перед покупкой какого-либо препарата важно внимательно изучать его состав, потому что не всегда продукты одной линейки и разных производителей одинаково эффективны.

В ходе работы мы наблюдали различные химические реакции, с помощью которых очищали стальные образцы, наращивали ржавчину, исследовали состояние среды растворов, преобразовывали коррозию стали. Все исследование было направлено на сравнение эффективности действия преобразователей ржавчины с разными составами. Рассмотрим несколько характеристик отдельно и сравним данные препараты между собой.

    1.  

Плотность

Самая большая плотность оказалась у раствора II преобразователь ржавчины «Пересвет». Хотя он не был самым эффективным, показатель плотности объяснятся наличием в составе ПАВ (поверхностно-активных веществ). Плотность наиболее лучшего препарата I Феррозизол отличается от первого на несколько тысячных, что весьма несущественно. Однако в составе этого препарата в основном находится ортофосфорная кислота. Функциональные добавки незначительно влияют на плотность раствора. Плотность преобразователя «Ясхим» оказалась меньше плотностей всех представленных препаратов. Это объясняется тем, что по данным расчетов в представленном продукте содержится 94,2% воды.

    1.  

Концентрация H3PO4 ортофосфорной кислоты и качество удаления ржавчины.

Самой высокой концентрацией кислоты обладал преобразователь I Ферризол. Именно с этим связана наиболее активная работа вещества. Большое количество кислоты качественно очистило образцы от ржавчины, создав хорошую защитную пленку. Следующим по эффективности идет наш контрольный образец. Его состав включает только воду и ортофосфорную кислоту, приготовленный препарат не сильно отстает от лидирующего. Концентрация кислоты следующего продукта II преобразователь ржавчины «Пересвет» численно равна концентрации кислоты в приготовленном образце, однако эффективность ниже, чем у вышеописанных препаратов. Самой низкой эффективностью обладал преобразователь ржавчины с самой низкой концентрацией кислоты. Преобразователь ржавчины «Ясхим» хуже всех справился с удалением продуктов коррозии.

    1.  

Доля растворенного металла.

Этот показатель определяет более мягкое средство очищения ржавчины. Как показало исследование, бережное удаление произошло с помощью препарата I Ферризол. Однако опять же наряду с ним выступает приготовленный нами состав для преобразования продуктов коррозии. Между ними имеется различие в 0,02%. Самое большое количество металла растворилось при обработке преобразователем ржавчины «Ясхим». Это обусловлено наличием в его составе соляной кислоты.

    1.  

Устойчивость защитной пленки.

Известно, в образовании защитной пленки участвует ортофосфорная кислота которая при взаимодействии с железом образует фосфат железа. Поэтому не удивительно, что наиболее толстая пленка образовалась у образца, обработанного продуктом, состоящим исключительно из воды и кислоты. Толщина такой пленки оказалась почти в 2 раза больше остальных. Однако в ее устойчивости к различным средам Ферризол по-прежнему опережает наш контрольный образец, вероятно за счет функциональных добавок.

Для удобства мы присвоили каждому преобразователю ржавчины оценку от одного до четырех. На диаграмме видно, насколько хорошо препараты справились с задачей.

Подводя общий итог, стоит сделать вывод о том, что при выборе средства для удаления продуктов коррозии необходимо учитывать условия среды, личностное предпочтение тех или иных характеристик. Например, если вам необходимо быстро и качественно очистить сталь от ржавчины, то мы рекомендуем Ферризол, если же важно после обработки сохранить конструкцию в нейтральной среде, то советуем использовать 10% раствор ортофосфорной кислоты.

Список используемой литературы

1. Антикоррозионная защита / Козлов Д.Ю.. — Екатеринбург: ООО «ИД «Оригами», 2013. — С. 343. — 440 с..

2. «ГОСТ 5272-68: Коррозия металлов. Термины.».

3. ISO 8501-1. «Подготовка стальной основы перед нанесением красок и подобных покрытий. Визуальная оценка чистоты поверхности Часть 1. Степени окисления и степени подготовки непокрытой стальной основы и стальной основы после полного удаления прежних покрытий.»

4. ГОСТ Р 9.316-2006 "Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия термодиффузионные цинковые. Общие требования и методы контроля.

5. Краткая химическая энциклопедия под редакцией И.А. Кнуянц и др. — М.: Советская энциклопедия, 1961-1967, Т.2.

6. Советский энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1983.

7. Андреев И.Н. Коррозия металлов и их защита. — Казань: Татарское книжное издательство, 1979.

8. Войтович В.А., Мокеева Л.Н. Биологическая коррозия. — М.: Знание, 1980, № 10.

9. Лукьянов П.М. Краткая история химической промышленности. — М.: Издательство АН СССР, 1959.

10. Теддер Дж., Нехватал А., Джубб А. Промышленная органическая химия. — М.: Мир, 1977.

11. Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. — Л.: Химия, 1989.

12. Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. — М.: Высшая школа, 1980.

13. Эванс Ю.Р. Коррозия и окисление металлов. – М.: Машгиз, 1962. - С. 855.

14. Томашев Н.Д. Теория коррозии и защиты металлов. - М.: АН СССР, 1959.- С 59. .

15. Тодт Ф. Коррозия и защита от коррозии. - М.-Л.: Химия, 1956. - С. 847.

16. Тодт Ф. Коррозия и защита от коррозии. – Л.: Химия, 1967. -С. 709.

Приложение №1

Фотографии используемого оборудования: аналитические весы и сушильный шкаф.

Приложение №2

«Плотность растворов ортофосфорной кислоты (H3PO4) при 20°»

плотностьг/мл

%

г/л

моль/л

1,0038

1

10,038

0,1024

1,0092

2

20,184

0,2060

1,0146

3

30,438

0,3106

1,0200

4

40,800

0,4163

1,0255

5

51,275

0,5232

1,0309

6

61,854

0,6312

1,0365

7

72,555

0,7404

1,0420

8

83,360

0,8507

1,0476

9

92,284

0,9621

1,0532

10

105,320

1,0750

1,0590

11

116,490

1,1890

1,0647

12

127,760

1,3040

1,0705

13

139,170

1,4200

1,0764

14

150,700

1,5380

1,0824

15

162,360

1,6570

1,0884

16

174,140

1,7770

1,0946

17

186,080

1,8990

1,1008

18

198,140

2,0220

1,1071

19

210,350

2,1470

1,1134

20

222,680

2,2720

1,1199

21

235,180

2,4000

1,1263

22

247,790

2,5290

1,1329

23

260,570

2,6590

1,1395

24

273,48

2,791

Просмотров работы: 1759